第2章 超声波成像-2.ppt

多普勒系统的结构框图 超声多普勒成像工作原理——信号处理过程 多普勒频移信号的解调：由于接收换能器接收到的回波信号除了有运动目标的多普勒频移信号之外，还有静止目标或慢速运动目标等产生的杂波信号，所以需要从复杂的回彼信号中提取多普勒频移信号，完成这一任务称为多普勒频移解调。 多普勒频移信号的解调 由于血流的速度远小于发射波声速，故要求解调器能检测出频率为发射频率百分之一以下的多普勒频移信号。另外由于在回波中杂波分量的幅度通常比有用的多普勒频移信号大得多，所以，还要求解调器检出被杂波所掩盖的多普勒频移信号。 完成这一任务的方法很多，如非定向解调中有相干解调和非相干解调；定向解调中有单边带滤波法、外差法和正交相位解调法等。 多普勒频移信号的分析处理 超声脉冲波进入人体后，将产生一系列复杂的频移信号，被接收器接收、解调（提取）后，还必须经过分析处理，主要是频谱分析，即把组成复杂振动的各个简谐振动的频率和振幅找出来，列成频谱。 对多普勒频移信号的处理方法主要有时域处理和频域处理两种类型。 多普勒频移信号的显示 多普勒频移信号的输出与显示主要是频谱显示，其他还有如主频显示、均值显示、标准显示、能量指数显示等。 频谱显示型即频谱图。其中： 1）频移时间：以横坐标的数值表示，代表血流持续的时间，单位为秒； 2）频移幅度：以纵坐标的数值表示，代表血流速度的大小，单位为m/s或kHz； 频谱图 3）频移方向：以频谱中间的零位基线加以区分。基线以上的频移信号为正值，表示血流方向朝向探头；基线以下的频移信号为负值，表示血流方向背离探头； 4）频谱强度：以频谱的亮度表示，反映取样容积或探查声束内具有相同流速的红细胞相对数量的多少。速度相同的红细胞数量越多，后散射的信号强度越大，频谱的灰阶则越深； 5）频谱离散度：以频谱在垂直距离上的宽度表示，代表某一瞬间取样体积或探测声束内红细胞速度分布范围的大小。 超声频谱图 连续多普勒超声仪 工作原理 连续波正弦振荡电路产生与发射换能器谐振频率相同的频率信号，激励换能器产生超声束。 活动目标反射和散射的回波信号接收后经高频放大器进行放大，然后通过解调器提取多普勒频移信号，再经低通滤波获取纯的多普勒信号。 连续波多普勒系统工作框图 连续多普勒信息的表达 音频多普勒超声：通过声音的音调等信息表达血流的速度和性质。 单一曲线法：通过慢速扫描示波器以曲线的方式显示血流的平均速度和最大速度及随时间的变化情况。 定向：可显示血流速度和流向。 显像：结合超声成像技术，可测定血流速度和流向，同时显示活动血管或器官图像。 脉冲多普勒显像仪 工作原理 主振荡器产生频率为F0的正弦波振荡信号，在脉冲重复频率发生器控制下，通过发射控制门将连续的正弦波信号调制成一定宽度的矩形脉冲调制波，其重复周期为Tp。 由放大后的脉冲调制波激励换能器发射超声波束。 分时接收不同的回波信号并按照连续波的解调处理方法，可以获得不同深度距离的血管内的血流信息，实现对血管的定位。 脉冲多普勒技术原理框图 彩色多普勒血流成像仪 Color flow mapping,CFM或color doppler flow image,CDFI 特点：利用自相关技术得到血流的速度信息，然后通过彩色的编码技术将血流的速度信息叠加在B型图像的相应位置，从而使血流和组织分别以彩色和黑白同时显示出来，非常直观。 彩色多普勒血流成像仪 实质：由B型超声成像系统和一个自相关的速度测量系统、一个两维的彩色流速成像系统组成。 彩色超声血流成像系统框图 彩色多普勒血流成像 工作原理 振荡器产生相差为π/2的两个正交信号分别与多普勒血流信号相乘，其乘机经A/D变换成数字信号，滤波处理，由自相关器做自相关检验。检测结果送入速度计算器和方差计算器求出平均速度，连同傅立叶变换后的频谱信息及B型图像信息经数字扫描变换器处理。最后由彩色处理器对血流资料编码，由彩色显示器显示相关信息。 其它超声成像技术 P型超声诊断仪 彩色多普勒能量图 多普勒组织成像 超声谐频回波成像 三维超声成像 超声CT 超声图像质量的评价 超声探测的分辨能力 空间分辨力 细节分辨力 对比分辨力 时间分辨力 超声诊断图像的伪影 空间分辨力 纵向分辨力：是指在声束轴线上对前后相邻两点的分辨能力，也称轴向分辨力。 横向分辨力：表示分辨与声束轴线垂直的横向平面上左右两个点的能力。由声束的直径决定。 侧向分辨力：指可分辨与声束垂直且与扫描平面平行的直线上两点的最小距离。侧向分辨力等于声束的侧向宽度。 作 业 简述超声波产生的物理原理，并解释为什么在医学超声成像中只能应用纵波的原因。 阐明扇形B型超声波成像的基本过程，主要结构和功能单元及其作用。 在超声仪器的设计过程中，采用了哪些